Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Probing of Sub-Néel Spin Dynamics in Two-Dimensional Antiferromagnets Using Graphene Heterostructures
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC—Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会—萨拉戈萨大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC) and Instituto Universitario de Ciencia de Materiales “Nicolás Cabrera” (INC), Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态物理中心及“尼古拉斯·卡布雷拉”材料科学大学研究所，马德里自治大学）
本研究利用石墨烯与FePS$_3$异质结构，通过低温输运测量和密度泛函理论计算，实现了对二维反铁磁体中隐藏自旋动力学的电学探测，为自旋动力学读出提供了新平台。
2026-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-Distance Spin Transport Through a Graphene Quantum Hall Antiferromagnet
反铁磁绝缘体（AFMI）对杂散磁场具有很强的抵抗能力，其内在动力学特性可以实现超快磁光和超尺度磁信息处理。低损耗、长距离自旋输运和反铁磁有序的电操纵是自旋电子学研究的重要目标。在这里，我们报告的第一个实验证据的强大的长距离自旋输运通过AFMI，在我们的情况下，栅极控制，倾斜的反铁磁（CAF）状态，出现在石墨烯的电荷中性点，在存在外部磁场。利用门控量子霍尔（QH）边缘状态作为自旋相关的注入器和检测器，我们观察到大的，非本地的电信号跨越一个5微米长的绝缘通道，只有当它被偏置到nu=0 CAF状态。在可能的传输机制中，反铁磁状态下的自旋超流性给出了对非局部信号依赖于磁场、温度和填充因子的最一致的解释。这项工作还表明，石墨烯在QH制度是一个强大的模型系统的反铁磁的基础研究，并在一个大的面内场的情况下，铁磁自旋电子学。
2018-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological magnetism in diluted artificial adatom lattices
该研究提出一种自下而上的方法，在Nb(110)表面的稀释吸附原子晶格中创建拓扑磁性织构，通过微调吸附原子间距可出现此前无法获得的磁相，为研究拓扑磁性与超导性的相互作用提供了新平台。
2024-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid plasmon-magnon polaritons in graphene-antiferromagnet heterostructures
我们考虑由石墨烯和绝缘反铁磁体形成的混合结构，由厚度高达$d\simeq 500 \,nm$的电介质分隔。当解耦合时，石墨烯和反铁磁表面都拥有它们自己的极化子模式，在石墨烯的情况下将电磁场与等离子体耦合，在反铁磁体的情况下将电磁场与磁振子耦合。我们表明，混合结构可以主机两种新类型的混合极化激元模式。首先，表面磁振子-等离子体激元极化激元，其色散被石墨烯层的载流子密度从根本上改变，包括群速度的符号变化。第二，表面等离子体-磁振子极化激元形成为石墨烯表面等离子体和反铁磁裸磁振子的线性叠加。这种极化激元具有两个分支的色散，由色散表面等离子体和磁振子之间的反交叉形成。我们讨论了这些新的模式结合光子，磁振子和等离子体激元，以达到新的功能的潜力。
2019-02-02 cond-mat.mes-hall
Vacancy induced magnetism in graphene and graphene ribbons
我们解决的电子结构和磁性的空位和空隙在石墨烯和石墨烯带。利用平均场哈伯德模型，我们研究了去除单个原子（空位）和多个相邻原子（空洞）所产生的磁织构以及它们之间的磁相互作用。基于Lieb定理的一组简单规则将缺陷的原子结构和空间排列与出现的磁序联系起来。给定缺陷的总自旋$S$取决于它的亚晶格不平衡，但是具有S=0的一些缺陷仍然可以具有局部磁矩。亚晶格的不平衡性也决定了缺陷之间是铁磁相互作用还是反铁磁相互作用，并在一些简单的情况下研究了这些磁相互作用的范围。我们发现，在半导体扶手椅带和二维石墨烯没有全球的亚晶格不平衡有最大的缺陷密度以上，局部磁化消失。有趣的是，具有非耦合局域矩的半导体石墨烯带的电子性质与稀磁半导体的电子性质非常相似，呈现出巨大的塞曼分裂。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nearest-neighbour antiferromagnetic interaction as a limiting factor for critical temperature in model DMS system
在众多的稀磁半导体（DMS）系统中，短程反铁磁（AF）超交换相互作用和长程Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合之间存在竞争，这种竞争是由载流子介导的.这种情况强烈地影响临界温度，其最大化在DMS物理和技术中构成了具有挑战性的任务。本文的目的是从理论上讨论最近邻磁性离子之间的AF相互作用对模型稀磁系统中非均匀铁磁态稳定性的限制作用，反映了DMS的一些重要特征。修正后的分子场模型被构造来解释磁不均匀性。系统的行为研究作为一个功能的超交换积分有效的铁磁耦合积分的比率，包括集群/anticlustering倾向的磁性离子的可能性。分析了系统的基态。发现临界温度随磁性离子浓度的变化呈非单调变化，浓度越大，临界温度越低。该系统的行为显着不同于通常的均匀平均场模型的预测。与选定的实验结果（Zn，Mn）Te的简要比较。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Impurity states and Localization in Bilayer Graphene: the Low Impurity Concentration Regime
我们研究了非磁性杂质在稀释状态下吸附在双层石墨烯上的问题。我们分析了不同浓度和门场的杂质谱密度。我们还分析了吸附物对结构中不同C原子的局域态密度（LDOS）的影响，并提出了一些证据，证明了能量接近狄拉克点的电子态具有强局域化。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall
Proximity induced spin orbit effects in graphene on Au
我们引入了一个$p_{z}-d$耦合模型哈密顿量的$π$ -石墨烯/金带，预测一个相当大的内在的自旋轨道（SO）耦合，在最近的实验和DFT研究报告。在分析斯莱特-科斯特紧束缚方法中工作，我们能够识别出与增强SO耦合相关的重叠轨道，包括亚晶格对称（BC）和ATOP（AC）堆叠配置。我们的模型的有效哈密顿量再现相当好的实验光谱的两个登记处，此外，它表明，空心网站配置（BC），其中A/B网站保持对称，产生较大的增加SO耦合。我们还探讨了Au稀释的情况下保持BC配置，并表明它呈现保留的SO间隙与未稀释的情况下，但具有较小的石墨烯-金距离类似的SO相互作用增强。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning antiferromagnetism of vacancies with magnetic fields in graphene nanoflakes
石墨烯纳米片是有趣的，因为电子自然地被限制在这些准零维结构中，而在块状石墨烯中的限制将需要带隙。石墨烯晶格内部的空位导致局域态，并且这种局域态的自旋可以用于自旋电子学。我们进行紧束缚描述的纳米片与两个空缺，包括一个垂直的磁场通过Peierls相。从数值计算的成键和反键能级之间的能量分裂可以得到隧道耦合强度和局域态之间的交换耦合。这使我们能够估计交换耦合J，它控制耦合自旋的动力学。我们预测了通过调节磁场实现从J>0到J=0的原位开关的可能性。在前一种情况下，基态将是反铁磁的，实验可以达到内尔温度。
2015-04-02 cond-mat.mes-hall
Ferrimagnetic and antiferromagnetic phase in bilayer graphene nanoflake controlled with external electric fields
计算研究了双层石墨烯纳米片在外电场和磁场作用下的基态磁相。当磁场在平面内时，电场具有平行和垂直分量。该系统由两个矩形层组成，具有扶手椅边缘和Bernal堆叠的锯齿形终端。理论模型是基于紧束缚哈伯德项的哈密顿量。构造了包含总自旋的磁相图，显示了总自旋值等于0和1的相的稳定区域。一个显着的反铁磁，层状安排的稳定范围被发现和广泛讨论。的可能性之间切换的反铁磁，反铁磁和亚铁磁相位与外部电场的两个组件被证明，是磁电效应的表现。分析了磁场对相图的影响。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Strong Edge Magnetism and Tunable Energy Gaps in Zigzag Graphene Quantum Dots with High Stability
石墨烯是一种半金属，不能直接用作电子或自旋电子器件。我们证明了石墨烯量子点（GQD）可以表现出很强的边缘磁性和可调的能隙，由于局域边缘状态的存在。通过大尺度第一性原理密度泛函理论（DFT）计算和基于模型哈密顿量的详细分析，我们可以发现随着系统尺寸的增加，GQD中的锯齿边缘态变得更强，更局域化。当量子点直径大于4.5 nm时，增强的边缘态沿量子点的边缘诱导强的电子-电子相互作用，最终导致从单畴到边内铁磁和边间反铁磁的磁相变.我们的分析表明，GQD中两个最近邻锯齿形边之间的反铁磁态的边间超交换相互作用比GQD和石墨烯纳米带中两个平行锯齿形边之间的强得多.此外，这种强的和局部的边缘状态也诱导GQD半导体与可调的能隙，主要通过调整系统的大小控制。我们的研究结果表明，量子限制效应，边间超交换（反铁磁），和边内直接交换（铁磁）的相互作用是至关重要的锯齿形GQD在纳米尺度上的电子和磁性。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electric coupling in zigzag graphene nanoribbons
锯齿形石墨烯纳米带可以具有磁性基态，其具有铁磁、反铁磁或倾斜配置，这取决于载流子密度。我们发现，一个电场直接穿过带改变的磁性状态，有利于反铁磁配置。该性质可用于制备在给定边缘上具有规定自旋取向的带。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Dominance of extrinsic scattering mechanisms in the orbital Hall effect: graphene, transition metal dichalcogenides and topological antiferromagnets
本文以二维有质量狄拉克费米子为原型，通过量子动理学公式研究短程无序下的轨道霍尔效应，发现掺杂体系中斜散射和侧跳等外禀机制贡献约95%的OHE，表明实验相关输运密度下OHE主要源于外禀效应。
2024-04-04 cond-mat.mes-hall
Diffusion of fluorine adatoms on doped graphene
利用密度泛函理论计算了稀释极限下氟原子在掺杂石墨烯上的扩散势垒。我们发现，势垒$Δ$强烈地依赖于石墨烯的掺杂（$δn$）的大小和性质：它增加空穴掺杂（$δn<0$）和电子掺杂（$δn>0$）减少。在中性点附近，函数依赖性可以近似为$Δ=Δ_0-α\, δn$，其中$α\simeq6\times10^{-12}$ meVcm $^2$。这种效应导致即使在室温下掺杂的扩散常数的显着变化，也可能会影响低温扩散动力学由于存在衬底诱导的电荷水坑。此外，这可能打开了通过使用局部门在石墨烯上设计F动力学的可能性。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Electrical Control of the Chemical Bonding of Fluorine on Graphene
我们利用密度泛函理论计算研究了稀氟原子在石墨烯上的电子结构。我们发现，吸附在石墨烯中的C原子顶部的F原子的化学键的性质强烈依赖于载流子掺杂。在中性样品中，F杂质诱导下面的C原子形成sp^3类键，从而产生六方晶格的局部畸变。当石墨烯被电子掺杂时，C原子会缩回到石墨烯平面，对于高掺杂（10^14 cm^-2），其电子结构对应于几乎纯的sp^2构型。我们用一个简单的紧束缚模型解释了sp^3-sp^2掺杂引起的交叉，并讨论了这种变化的物理后果。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall
Electrically switchable tunneling across a graphene pn junction: evidence for canted antiferromagnetic phase in $ν=0$ state
在垂直磁场中处于电荷中性的石墨烯片的基态仍然是个谜，各种实验支持倾斜的反铁磁，键序，甚至电荷密度波相位。阐明这种状态的性质的一个有前途的途径是将其夹在不同填充因子的区域之间，并研究界面处边缘模式的自旋相关隧穿。在这里，我们报告通过石墨门控，六方氮化硼（$hBN$）封装的单层石墨烯器件中的$ν=0$区域的隧道传输，$ν=0$条夹在自旋极化的$ν=\pm1$量子霍尔态之间。我们在不太小的磁场（$B>3T$）和低隧道偏置电压（$<30-60μV$）下观察到$ν=\pm1$边缘之间的有限隧穿（$t \sim 0.3-0.6$），这是令人惊讶的，因为边缘状态的电子名义上具有相反的自旋。Hartree-Fock计算阐明了这些现象是由在$ν=0$区域中在零偏置（对于足够宽的结）下形成CAF序参量驱动的，从而导致边缘处的非正交自旋。值得注意的是，这种隧穿可以通过增加偏置来可控地关闭;偏置电压导致电荷在结处堆积，导致CAF有序的崩溃和隧穿的抑制。
2022-05-02 cond-mat.mes-hall
Spin Superfluidity in the $ν=0$ Quantum Hall State of Graphene
从理论上讨论了一种基于双端自旋输运装置检测石墨烯$ν=0$量子霍尔态的反铁磁倾斜序的方案。在存在垂直于石墨烯平面的磁场的情况下，位于平面内的Néel矢量的动态和不均匀纹理应该介导（几乎无耗散）沿$z$轴极化的自旋角动量的超流体传输，这可以作为倾斜反铁磁体场景的有力支持。通过在$ν=0$区域的两个相对端上耦合$|ν|=2$量子霍尔态的两个自旋极化边缘沟道，可以实现自旋注入和检测。一个简单的动力学理论和Onsager互易调用模型的自旋注入和检测过程中，自旋通过反铁磁体的运输占使用朗道-Lifshitz-吉尔伯特现象。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall
Topological quantum control: Edge currents via Floquet depinning of skyrmions in the $ν= 0$ graphene quantum Hall antiferromagnet
我们提出了一个缺陷到边缘的拓扑量子猝灭方案，可以有效地将电荷从缺陷核态注入到感生陈氏绝缘体的手性边缘电流中。系统的初始状态被假定为莫特绝缘体，电子被束缚到被无序钉扎的拓扑缺陷上。我们表明，一个“临界淬火”的陈绝缘体质量的顺序莫特间隙分流电荷从缺陷的边缘，而第二个更强的淬火可以将其困在那里，提高边缘速度，创造一个可控的电流。我们将这一想法应用于石墨烯中$ν= 0$量子霍尔反铁磁体中的skyrmion电荷，其中Chern绝缘体的淬火可以通过用圆偏振光的Floquet驱动来完成。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Magnetic Structure of Hydrogen Induced Defects on Graphene
利用密度泛函理论、Hartree-Fock方法、精确对角化方法和数值重整化群方法研究了石墨烯表面化学吸附的稀氢原子的电子结构. DFT和Hartree-Fock计算之间的比较，使我们能够确定的缺陷的磁结构的主要特征。我们使用这些信息来制定一个安德森-哈伯德模型，捕捉系统的主要物理成分，同时仍然允许严格的电子相关性的治疗。我们发现，大的氢-碳杂化使缺陷的结构介于与原始石墨烯弱耦合的吸附原子和碳空位之间。杂质的磁矩泄漏到石墨烯层中，其中C原子上的电子关联在稳定磁性溶液中起重要作用。最后，我们讨论了近藤效应的影响。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall
Effects of random atomic disorder on the magnetic stability of graphene nanoribbons with zigzag edges
利用扩展的平均场哈伯德模型研究了随机分布的原子缺陷对锯齿形边缘石墨烯纳米带磁性的影响。对于带体区域中蜂窝晶格的子晶格之间的平衡缺陷分布，边缘态的基态反铁磁性不受影响。通过分析激发谱，我们发现，而反铁磁基态是容易受到单自旋翻转激发从边缘状态的磁性缺陷状态在低的缺陷浓度，它的整体稳定性增强相对于铁磁相。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Zero-modes and global antiferromagnetism in strained graphene
报道了应变石墨烯中Hubbard哈密顿量的一种新的磁基态。当化学势接近狄拉克点时，即使在弱的Hubbard相互作用下，基态也局部地表现出Néel和铁磁两种有序。尽管Néel序参量在整个系统中保持相同的符号，但边界处的磁化强度与体相的符号相反。这样，总的磁化强度就消失了，磁性的基态在整体上只是一个反铁磁体。这种特殊的排序源于应变诱导的单粒子零能态的性质，它支持在一个子晶格的蜂窝晶格在散装，并在另一个子晶格的边界附近的有限系统。我们通过序参量的自洽数值计算以及均匀和非均匀应变蜂窝晶格中的哈伯德模型的蒙特卡罗模拟来支持我们的主张。本结果与存在真实磁场（以及塞曼耦合消失）的相同哈伯德模型的磁基态形成对比，该磁场完全是Néel有序的，系统中到处都是零局部磁化。
2014-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gate-tunable magnetism of C adatoms on graphene
我们已经进行了密度泛函理论计算的石墨烯装饰与碳吸附原子，结合在一个C-C键的桥位。早期的研究表明，吸附的C原子具有磁矩，并提出了具有高居里温度的铁磁性的可能性。在这里，我们建议使用栅极电压微调磁矩从零到1 $μ_B$，同时改变从反铁磁性到铁磁性和反铁磁性的磁耦合。这些结果在Stoner和RKKY模型中得到合理化。当使用SCAN元GGA校正时，零栅极电压的磁矩减小，并且在铁磁区域中的Stoner带铁磁性略微减弱。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Gap generation and phase diagram in strained graphene in a magnetic field
在一个具有接触相互作用的低能有效模型中，研究了单层石墨烯中Dirac准粒子在恒定磁场和伪磁场中的能隙方程，其中伪磁场是由应变引起的.通过对能隙方程的解进行分析，在最低朗道能级近似下，得到了系统在赝磁和平行磁场平面内的相图。三个量子霍尔态，铁磁，反铁磁和倾斜反铁磁，实现在相图的不同区域。发现相图的结构对某些四费米子相互作用耦合的符号和值敏感，这些耦合破坏了模型的近似自旋值SU（4）对称性。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
